(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの蛍光体（４）を含む組織（３）のような部分的に蛍光性である対象物（２）を観察するための医療装置（１）に関する。蛍光体（４）は、少なくとも１つのスペクトル励起波長帯域（４６）の光を吸収して、少なくとも１つのスペクトル発光波長帯域（５４）の蛍光光を放射する。複雑なフィルタ装置を用いることなく組織（３）内の非蛍光区域も観察することができるようにするために、本発明による医療装置（１）は、少なくとも１つのフィルタシステム（１６，３８）を含み、このフィルタシステム（１６，３８）は、フィルタ平面（１８）においてフィルタ領域（２０）および透過窓（２２）を含む。フィルタ領域（２０）は、少なくとも１つの通過帯域（４４）を有するバンドパスフィルタ（２４）を含み、通過帯域（４４）は、少なくとも１つの励起波長帯域を含む。透過窓は、フィルタ領域（２０）の通過帯域（４４）よりも広い通過帯域（４８）を有する。特に、透過窓（２０）内では、フィルタ領域（２０）のフィルタ層（６４）を欠落させることができる。
2019527077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの蛍光体（４）を含む組織（３）のような部分的に蛍光性である対象物（２）を観察するための医療装置（１）において、
前記蛍光体（４）は、少なくとも１つのスペクトル励起波長帯域（４６）の光を吸収して、少なくとも１つのスペクトル発光波長帯域（５４）の蛍光光を放射し、
前記医療装置は、少なくとも１つのフィルタシステム（１６，３８）を含み、
前記フィルタシステムは、フィルタ平面（１８）に配置されており、
前記フィルタシステムは、前記フィルタ平面においてフィルタ領域（２０）および透過窓（２２）を含み、
前記フィルタ領域（２０）は、少なくとも１つの通過帯域（４４）を有するバンドパスフィルタ（２４）を含み、前記通過帯域（４４）は、前記励起波長帯域（４６）および前記発光波長帯域（５４）のうちの少なくとも一方を含み、
前記透過窓（２２）は、前記フィルタ領域（２０）の前記通過帯域（４４）よりも広い通過帯域（４８）を有する、
医療装置（１）。
【請求項２】
前記フィルタ領域（２０）および前記透過窓（２２）のうちの少なくとも一方は、複数の断片的な区域（７４）から形成されている、
請求項１記載の医療装置（１）。
【請求項３】
前記フィルタ領域（２０）は、少なくとも１つのフィルタ層（６４）を含み、
前記少なくとも１つのフィルタ層（６４）は、前記透過窓（２２）内には存在しない、
請求項１または２記載の医療装置（１）。
【請求項４】
前記フィルタシステム（１６，３８）は、光透過性の基板（２６）を含み、
前記光透過性の基板（２６）の上に、少なくとも１つのフィルタ層（６４）として前記バンドパスフィルタ（２４）が配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項５】
前記フィルタ平面において、前記透過窓（２２）を通る光束は、前記フィルタシステム（１６，３８）を通る光束の１％未満である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項６】
前記透過窓（２２）は、前記フィルタ平面（１８）において前記医療装置（１）の光軸（１４）を通る少なくとも１つの半径方向（７１）を中心として対称である、
請求項１から５までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項７】
前記フィルタシステム（１６，３８）は、基板を含み、
前記基板は、２つの対向する表面（６８，７０）を有し、
前記２つの対向する表面（６８，７０）の各々に、フィルタ領域（２０）および透過窓（２２）が配置されている、
請求項１から６までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項８】
前記２つの対向する表面（６８，７０）のうちの一方の表面上にある前記フィルタ領域（２０）は、前記２つの対向する表面（７０，６８）のうちの他方の表面上にある前記透過窓（２２）に対向するように配置されている、
請求項７記載の医療装置（１）。
【請求項９】
前記フィルタシステム（１６，３８）は、少なくとも１つの可動のフィルタ要素（８０）を含み、
前記可動のフィルタ要素（８０）は、光軸（１４）に対して可動に支持されており、
前記可動のフィルタ要素（８０）は、前記フィルタ領域（２０）および前記透過窓（２２）のうちの少なくとも一方を含む、
請求項１から８までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項１０】
前記フィルタシステム（１６，３８）は、少なくとも１つの可動のフィルタ要素（８０）と、少なくとも１つの固定のフィルタ要素（９２）と、を含み、
前記可動のフィルタ要素（８０）は、前記少なくとも１つの固定のフィルタ要素（９２）から離れる方向に移動されるように構成されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項１１】
前記可動のフィルタ要素（８０）は、カバーマスク（８８）であり、
前記カバーマスク（８８）は、第１の位置（８４）から第２の位置（８６）へと相対的に移動可能であり、
前記第１の位置（８４）にある前記カバーマスク（８８）は、前記第２の位置（８６）にあるときよりも前記透過窓（２２）のより大きい部分を覆っている、
請求項９記載の医療装置（１）。
【請求項１２】
前記可動のフィルタ要素（８０）は、第１の位置（８４）から第２の位置（８６）へと移動されるように適合されており、
前記透過窓（２２）は、前記第１の位置（８４）では、前記第２の位置（８６）にあるときよりも小さい、
請求項９から１１までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項１３】
アクチュエータシステム（８２）が設けられており、
前記アクチュエータシステム（８２）は、前記少なくとも１つの可動のフィルタ要素（８０）に作動的に結合されており、前記少なくとも１つの可動のフィルタ要素を第１の位置（８４）から第２の位置（８６）へと１つの光軸（１４）に対して相対的に移動させるように適合されている、
請求項９から１２までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項１４】
前記医療装置はさらに、光源（６）と、被観察ゾーン（３６）と、前記被観察ゾーン（３６）に配置された蛍光組織（３）を観察するためのビューシステム（３４）と、を含み、
前記光源（６）は、蛍光励起波長帯域（４６）の光（８）を前記被観察ゾーン（３６）の方向に放射するように構成されており、
前記フィルタシステム（１６，３８）は、前記光源（６）と前記被観察ゾーン（３６）との間の位置と、前記被観察ゾーン（３６）と前記ビューシステム（３４）との間の位置と、のうちの少なくとも一方の位置に配置されている、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項１５】
前記バンドパスフィルタ（２４）は、前記蛍光発光波長帯域（５４）および前記蛍光励起波長帯域（４６）のうちの一方に制限されているスペクトル通過帯域（４４）を含む、
請求項１から１４までのいずれか１項記載の医療装置（１）。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の医療装置（１）のためのフィルタシステム（１６，３８）。
【請求項１７】
少なくとも１つの蛍光体（４）を含む組織（３）のような部分的に蛍光性である対象物（２）を観察するための医療装置（１）におけるフィルタシステム（１６，３８）の使用方法において、
前記蛍光体（４）は、少なくとも１つのスペクトル励起波長帯域（４６）の光を吸収して、少なくとも１つのスペクトル発光波長帯域（５４）の蛍光光を放射し、
前記医療装置は、少なくとも１つのフィルタシステム（１６，３８）を含み、
前記フィルタシステムは、フィルタ平面（１８）に配置されており、
前記フィルタシステムは、前記フィルタ平面においてフィルタ領域（２０）および透過窓（２２）を含み、
前記フィルタ領域（２０）は、少なくとも１つの通過帯域（４４）を有するバンドパスフィルタ（２４）を含み、前記通過帯域（４４）は、前記励起波長帯域（４６）および前記発光波長帯域（５４）のうちの少なくとも一方を含み、
前記透過窓（２２）は、前記フィルタ領域の前記通過帯域よりも広い通過帯域（４８）を有する、
使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの蛍光体を含む組織のような部分的に蛍光性である対象物を観察するための医療装置において、蛍光体は、少なくとも１つのスペクトル励起波長帯域の光を吸収して、少なくとも１つのスペクトル発光波長帯域の蛍光光を放射する、医療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような種類の医療装置、例えば顕微鏡および内視鏡は、公知である。このような装置では典型的に、励起波長帯域と発光波長帯域とが相互に分離されている。したがって、蛍光体を有さない領域、ひいては蛍光発光しない領域は、典型的には暗いので容易に観察することができない。蛍光体は、組織に添加されていてもよいし、または組織の天然の成分であってもよい。
【０００３】
従来技術では、励起光スペクトルと観察スペクトルとがオーバーラップすることを可能にし、クロストークを観察するためにスペクトルオーバーラップを使用することを可能にすることにより、非蛍光領域を観察することが公知である。この解決策の欠点は、スペクトルオーバーラップの区域において狭帯域観察しか存在しないことである。さらに、特定の用途にしか使用できない複雑なフィルタ装置が必要であるので、光強度を制御することが困難である。用途を変更するためには、フィルタ特性を完全に変更することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、上記の欠点を回避することによって、その他の部分が蛍光環境である環境において組織の非蛍光領域を観察することを可能にする医療装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、冒頭に説明したような医療装置は、少なくとも１つのフィルタシステムを含み、フィルタシステムは、フィルタ平面に配置されており、フィルタシステムは、フィルタ平面においてフィルタ領域および透過窓を含み、フィルタ領域は、少なくとも１つの通過帯域を有するバンドパスフィルタを含み、通過帯域は、励起波長帯域および発光波長帯域のうちの少なくとも一方を含み、透過窓は、フィルタ領域から分離されており、フィルタ領域の通過帯域よりも広い通過帯域を有する。
【０００６】
この簡単な解決策は、フィルタ平面においてフィルタ領域と一緒に透過窓を使用することにより、複雑なフィルタ装置の使用を回避するものである。透過窓は、より広範囲の光の通過を許可し、ひいては組織の非蛍光区域の照明または観察を可能にする。
【０００７】
本発明はまた、顕微鏡または内視鏡のような医療装置における上記のようなフィルタシステムの使用に関する。本発明はさらに、医療装置に嵌め込まれるように構成されたこのようなフィルタシステムに関する。
【０００８】
本発明を、相互に独立して組み合わせることができる以下の複数の特徴によってさらに改善することができ、それぞれの特徴は、各々の有利な技術的効果を有する。
【０００９】
１つの実施形態によれば、透過窓の通過帯域は、フィルタ領域の通過帯域を越えてスペクトルの両側に延在する。これによって、比較的高い周波数の光と比較的低い周波数の光の両方の通過が可能となり、ひいては、比較的広範囲の色での非蛍光区域の照明および／または観察が可能になる。透過窓によって光の通過が許可される、そうでなければフィルタ領域によって遮断されていたはずの波長帯域を、以下では側波帯域と呼ぶ。
【００１０】
透過窓は、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、または可視光範囲においていかなる色減衰をも有さない、グレーフィルタのようなフィルタであってよい。透過窓の通過帯域は、好ましくは全可視光範囲を含む。
【００１１】
透過窓は、フィルタ平面における所定の領域とすることができ、この所定の領域では、フィルタ領域において存在する少なくとも１つのフィルタ層またはフィルタ材料が欠落している。
【００１２】
フィルタシステムは、好ましくは、光源の光路および／またはビューシステムの光路のような医療装置の光路に配置されており、ビューシステムは、単眼鏡または双眼鏡のような接眼鏡を含むことができ、かつ／またはカラーカメラ、ＮＩＲカメラ、マルチスペクトルカメラ、ハイパースペクトルカメラのような少なくとも１つのカメラ、または１つまたは複数のそのようなカメラの３Ｄ配置を含むことができる。
【００１３】
フィルタ平面は、フィルタ平面の位置において医療装置の光軸に対して実質的に垂直に延在する。フィルタシステム自体が、アパーチャを形成することができ、このアパーチャは、フィルタ平面においてフィルタシステムを通って透過される光を制限する。
【００１４】
透過窓の領域は、好ましくは、対象物またはビューシステムのいずれかにおいて均質な照明を有するように成形されている。フィルタ領域および透過窓のうちの少なくとも一方を、複数の断片的な区域から形成することができる。例えば、フィルタ領域および透過窓のうちの少なくとも一方を、同心のリングから形成することができるか、または複数の円形および／または多角形の区域の配列から形成することができる。
【００１５】
均質な照明を支援するために、フィルタ領域および透過窓のうちの少なくとも一方が、フィルタ平面において医療装置の光軸を通る少なくとも１つの半径方向を中心として対称性を有することが好ましい。透過窓および／またはフィルタ領域が複数の別個の区域によって形成されている場合には、これらの領域の各々が、少なくとも１つの軸を中心として対称性を示すことが好ましい。例えば、フィルタ領域および／または透過領域を、または透過領域および／またはフィルタ領域を構成する区域を、多角形または円形とすることができる。多角形の領域は、特にスロット状とすることができ、すなわち細長い矩形の形状を有することができる。複数の円形または多角形、例えば長方形または正方形の区域の配列も可能である。
【００１６】
別の実施形態によれば、フィルタシステムは、医療装置の光路および光軸が通過する基板を含むことができる。基材は、好ましくは可視光範囲およびＮＩＲ範囲を含む広いスペクトルにわたって低分散で光を透過するガラスまたは任意の他の材料とすることができる。フィルタ領域を、フィルタ層として光透過性の基板の少なくとも１つの表面上に配置することができる。
【００１７】
１つの実施形態における基板は、２つの対向する表面を有し、これら２つの対向する表面は、好ましくは光軸に対して垂直に配置されている。２つの対向する表面の各々に、フィルタ領域および透過窓を配置することができる。これにより、フィルタシステムを通って透過される光の量をさらに制限および／または制御することが可能になる。直接的に透過窓を通って透過される光を特に効果的に制限するために、２つの対向する表面のうちの一方の表面上にあるフィルタ領域を、２つの対向する表面のうちの他方の表面上にある透過窓に対向するように配置することができ、この場合、透過窓は、好ましくは入射光の方向に向けられている。
【００１８】
２つの対向する表面のうちの一方の表面上にあるフィルタ領域を、２つの対向する表面のうちの他方の表面上にある透過窓と合同にすることができる。このようにして、フィルタ領域は、透過窓を通って透過された光が直接的にフィルタシステムを通過しないように、２つの対向する表面のうちの他方の表面上にある透過窓をぴったり遮蔽する。
【００１９】
別の実施形態では、フィルタシステムは、少なくとも１つの可動のフィルタ要素を含むことができ、可動のフィルタ要素は、フィルタ領域および透過窓のうちの少なくとも一方を含む。可動のフィルタ要素を、医療装置によって摺動可能に、旋回可能に、かつ／または回転可能に支持することができる。可動のフィルタ要素を、第１の位置から第２の位置へと光軸に対して相対的に移動されるように構成することができ、なお、第１の位置では、光路の比較的大きい部分が覆われ、第２の位置では、第１の位置にあるときよりも光路のより小さい部分が覆われる。別の実施形態では、入射光に暴露される透過窓の表面積を、第２の位置では、第１の位置にあるときよりも大きくすることができる。特に、第１の位置においては、透過窓の暴露面積をゼロまで減少させることができるか、または透過窓が存在しないようにしてもよい。可動のフィルタ要素は、フィルタ領域および／または透過窓を通って透過される光の量を、当該フィルタ要素を移動させることによって適合させることを可能にし、ひいては、通過帯域に加えて側波帯域において透過される光の量を調整することを可能にする。
【００２０】
フィルタシステムは、例えばフィルタ平面において少なくとも２つの別個のフィルタ要素を含むことができる。すべてのフィルタ要素を可動にすることができるか、または少なくとも１つのフィルタ要素を光軸に対して固定させることができる。少なくとも１つの可動のフィルタ要素を、少なくとも１つの固定のフィルタ要素から離れる方向に移動するように構成することができるか、または複数の可動のフィルタ要素を、相互に離れる方向に移動するように構成することができる。可動のフィルタ要素を、少なくとも１つの残りのフィルタセグメントから離れる方向に第２の位置へと移動させることにより、透過窓を形成することができ、これによって、組織の非蛍光領域を照明および／または観察するために必要とされる比較的広いスペクトルが提供される。固定のフィルタ要素は、フィルタ領域および／または透過窓を含むことができる。
【００２１】
別の実施形態によれば、可動のフィルタ要素は、カバーマスクであり、カバーマスクは、第１の位置から第２の位置へと相対的に移動可能であり、第１の位置にあるカバーマスクは、第２の位置にあるときよりも透過窓のより大きい部分を覆っている。カバーマスクは、不透明であることと、フィルタ領域と同じ帯域通過特性を示すことと、フィルタ領域よりも狭い通過帯域を有することと、のうちの少なくとも１つとすることができる。この実施形態では、フィルタシステムの通過帯域の外側のスペクトル区域においてフィルタシステムを通って透過される光は、カバーマスクによる透過窓の遮蔽によって決定される。
【００２２】
さらなる実施形態では、アクチュエータシステムを設けることができ、アクチュエータシステムは、少なくとも１つの可動のフィルタ要素に作動的に結合されており、少なくとも１つの可動のフィルタ要素を第１の位置から第２の位置へと駆動するように適合されている。もちろん、可動のフィルタ要素を、任意の他の位置へと連続的に移動させるように、または固定されているが変更可能である事前に設定された位置のセットへと移動させるように、アクチュエータシステムを適合させてもよい。アクチュエータは、電気的、磁気的、および／または機械的な駆動装置、および／または手動の駆動装置を含むことができる。
【００２３】
透過窓は、フィルタ平面において大きい領域を覆う必要はない。透過窓を通る光束は、フィルタシステムを通る光束の１％未満であれば十分である。それでもなお、組織の非蛍光区域を観察することができるようにするために、透過窓を通る光束が、フィルタシステムを通る光束の少なくとも０．１‰であることが好ましい。
【００２４】
医療装置はさらに、光源、特に少なくとも１つの蛍光体のスペクトル励起波長帯域の光も放射する白色光源を含むことができる。さらに、医療装置は、被観察ゾーンと、被観察ゾーンに配置された蛍光組織を観察するためのビューシステムと、を有することができる。光源は、光を被観察ゾーンの方向に放射するように構成されることができる。上記のようなフィルタシステムは、１つの実施形態では、光源と被観察ゾーンとの間に配置されることができ、したがって照明フィルタシステムとして機能することができる。この実施形態では、フィルタ領域の通過帯域は、好ましくは励起スペクトルを含むか、またはより好ましくは励起スペクトルに対応する。したがって、フィルタ領域は、蛍光を励起しないあらゆる光を遮断することができる。このことによって、蛍光スペクトルとのクロストークが回避される。この実施形態における透過窓は、光源の比較的広いスペクトルの一部がフィルタシステムを通過することを可能にする。したがって、蛍光組織の非蛍光区域を側波帯域によって照明することができる。
【００２５】
追加的または累積的な実施形態では、フィルタシステムは、被観察ゾーンとビューシステムとの間に配置されることができ、したがって観察フィルタシステムとして機能することができる。観察フィルタシステムでは、フィルタ領域の通過帯域は、少なくとも１つの蛍光体の発光スペクトルを含むか、または好ましくは少なくとも１つの蛍光体の発光スペクトルに対応することが好ましい。したがって、この実施形態におけるフィルタ領域は、蛍光発光スペクトルに対応しないすべての波長帯域を遮断する。透過窓は、それにもかかわらず側波帯域の光がフィルタシステムを通過することを可能にする。これにより、励起波長帯域および側波帯域の両方において、その他の部分が蛍光組織である組織のうちの非蛍光部分を観察することが可能になる。
【００２６】
フィルタ領域は、単一の通過帯域を有するバンドパスフィルタに必ずしも限定されているわけではない。むしろ、本明細書の文脈において、バンドパスフィルタは、２つ以上の蛍光体が使用される場合には複数の通過帯域を含むこともできる。その場合、これらの通過帯域は、種々の蛍光体のそれぞれの励起スペクトルおよび／または発光スペクトルに調整される。
【００２７】
別の実施形態では、透過窓とバンドパスフィルタとがオーバーラップすることができる。例えば、フィルタ領域には、全体的にまたは少なくとも大部分にわたってバンドパスフィルタを設けることができる。バンドパスフィルタは、励起波長帯域または発光波長帯域において、かつ／または特にＮＩＲ赤外光の波長帯域において、高い透過率を有することができる。バンドパスフィルタは、例えば完全円の形態で、すなわち光軸を中心として３６０°にわたって延在することができる。
【００２８】
このような実施形態における透過窓は、光軸を中心として変化する透過率を有する。
【００２９】
例えば、フィルタシステムは、透過窓の通過帯域の光が透過するのを遮断する区域を含むことができる。これらの区域を、バンドパスフィルタの通過帯域では透明とすることができる。フィルタ領域の所与の部分におけるこれらの区域の濃度、すなわちこれらの区域によって覆われる領域の位置の濃度は、光軸を中心として半径方向および／または周方向に変化することができる。透過窓の通過帯域における透過窓の透過率は、これらの区域によって覆われる領域の濃度、すなわちパーセンテージに依存する。それぞれの区域を、小さいカバーマスクとして見なすことができる。それらの間の領域を、透過窓として見なすことができる。
【００３０】
変化する透過率は、透過窓の通過帯域において波長帯域を阻止するフィルタ層をディザリングすることによって実現することができるが、そうでない場合は透明であってもよい。
【００３１】
フィルタ領域の通過帯域において、光軸からの距離に応じてかつ／または光軸を中心とした周方向角度に応じて変化する透過率を有するバンドパスフィルタを設けることによって、この構造をフィルタ領域にも可逆的に適用することができる。バンドパスフィルタは、バンドパスフィルタの通過帯域の光を遮断する複数の区域を含むことができる。これらの区域の間の領域は、バンドパスフィルタの通過帯域において透過性を有することができる。その場合、バンドパスフィルタの透過率は、フィルタ領域の通過帯域の光を遮断する複数の区域の間の領域によって規定される。以下では、図面を参照しながら本発明を例示的に説明する。図面では、機能および／または構造に関して相互に対応する要素に同じ参照符号が付されている。簡潔にするために、後続の実施形態と前述の実施形態との間の相違点のみを説明する。したがって、別段の指示がない場合には、後続の実施形態は、前述の実施形態の特徴を共有する。
【００３２】
さらに、上記の説明から明らかなように、実施形態および図面において組み合わせて記載されている可能性のある種々異なる特徴の組み合わせを、その都度の用途に応じて変更することができる。例えば、ある特定の用途においてある特定の特徴の技術的効果が必要ない場合には、この特徴を省略することができる。その逆もまた同様であり、特定の用途に対して技術的効果が有利である特徴を、図示および説明した組み合わせに加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による医療装置の概略図である。
【図２】図１の医療システムのフィルタシステムのスペクトルフィルタリング特性の概略図である。
【図３】図１の医療システムのフィルタシステムのスペクトルフィルタリング特性の概略図である。
【図４】図１の医療システムのフィルタシステムのスペクトルフィルタリング特性の概略図である。
【図５】図４の医療装置のフィルタシステムの概略図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った概略断面図である。
【図７】入射光が併記された、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った概略切断図である。
【図８】別の実施形態の図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った切断図である。
【図９】図１に示す医療装置の種々のフィルタシステムの概略図である。
【図１０】図１に示す医療装置の種々のフィルタシステムの概略図である。
【図１１】図１に示す医療装置の種々のフィルタシステムの概略図である。
【図１２】第１の位置における図１の医療装置のフィルタシステムの別の実施形態の概略図である。
【図１３】第２の位置における図１２のフィルタシステムを示す図である。
【図１４】第１の位置における図１の医療装置のフィルタシステムの別の実施形態の概略図である。
【図１５】第２の位置における図１４のフィルタシステムを示す図である。
【図１６】第１の位置における図１の医療装置のフィルタシステムの概略図である。
【図１７】第２の位置における図１６のフィルタシステムを示す図である。
【図１８】図１の医療装置のフィルタシステムの別の実施形態の概略図である。
【図１９】図１８のフィルタシステムの、周方向および／または半径方向に沿って異なる透過率を示す図である。
【図２０】図１８のフィルタシステムの、周方向および／または半径方向に沿って異なる透過率を示す図である。
【図２１】図１８のフィルタシステムの、周方向および／または半径方向に沿って異なる透過率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１を参照しながら、まず医療装置１の構造を説明する。医療装置は、図示のように内視鏡とすることができるか、またはこれに代えて顕微鏡とすることができる。医療装置１は、少なくとも１つの蛍光体４を含むことができる生組織３のような、部分的に蛍光性である対象物２を観察するために構成されている。蛍光体４は、組織３に添加されていてもよいし、または組織３の天然の成分であってもよい。蛍光体４は、励起波長帯域の光を吸収して、発光波長帯域の光を放射し、この発光波長帯域は、好ましくは励起波長帯域とはオーバーラップしない。
【００３５】
医療装置１は、光源６を含むことができ、この光源６は、以下のようなスペクトルを放射する。すなわち、少なくとも励起波長帯域を含んでいるが、好ましくは広帯域であり、可視光範囲のすべてではないにしても可視光範囲の大部分も含んでいるようなスペクトルを放射する。特に、光源６は、赤外波長帯域とすることができる任意の所望の励起波長帯域に加えて、白色光を放射することができる。
【００３６】
光源６からの光８は、それぞれ対象物２または組織３に導かれている。光８の光路１２には、コリメータまたはレンズのような回折素子１０を配置することができる。光路１２は、光軸１４を中心として延在する。
【００３７】
医療装置１はさらに、フィルタ平面１８に配置されたフィルタシステム１６を含む。図示のようにフィルタ平面１８は、光軸１４に対して垂直に延在することができる。
【００３８】
フィルタシステム１６は、フィルタ平面１８においてフィルタ領域２０および透過窓２２を含む。フィルタ領域２０は、少なくとも１つの通過帯域を有するバンドパスフィルタ２４を含み、この通過帯域は、少なくとも１つの蛍光体４の励起波長帯域を含むか、または好ましくは少なくとも１つの蛍光体４の励起波長帯域に対応する。
【００３９】
透過窓２２は、フィルタ平面１８において、フィルタ領域２０が占めている面積よりも小さい面積を覆っている。透過窓２２には、バンドパスフィルタ２４を設けないでおくことができるか、またはバンドパスフィルタ２４を、例えば比較的薄くすることによって減衰された形態で設けることができる。
【００４０】
バンドパスフィルタ２４を、基板２６上の層とすることができる。基板２６は、少なくとも励起波長帯域において、好ましくは可視光範囲においても透過性を有する材料であることが好ましい。基板２６は、好ましくは基板２６が透過性を有している波長帯域の範囲内においては低分散性を有し、特に低分散性の光学ガラスとすることができる。
【００４１】
医療装置１はさらに、光学システム２８を含むことができる。光学システムは、内視鏡の場合にはファイバ光学系を含むことができ、顕微鏡の場合にはズーム拡大レンズを含むことができる。光学システム２８は、光をそれぞれ対象物２または組織３の上に導くための少なくとも１つのレンズのような、別の回折素子３０を含むことができる。ビームスプリッタシステム３２、または光学システム２８がファイバ光学系を含む場合には、対象物２または組織３からの光を集光する導波路束が、光をビューシステム３４に導くことができる。ビューシステム３４は、医療装置１のユーザが被観察ゾーン３６を検査することを可能にし、この被観察ゾーン３６からビューシステム３４に光が導かれる。ビューシステム３４を、単眼鏡または両眼鏡のような接眼鏡とすることができるか、または赤外線カメラ、ＮＩＲカメラ、サーモグラフィカメラ、マルチスペクトルカメラ、ハイパースペクトルカメラ、またはカラーカメラのようなカメラとすることができ、これらはすべて、三次元の能力を有することもできる。
【００４２】
組織３とビューシステム３４との間には、別のフィルタシステム３８を配置することができ、この別のフィルタシステム３８は、フィルタシステム１６と同じまたは異なる物理的構造を有することができる。この場合におけるフィルタシステム３８を、励起波長帯域と、透過窓２２が通過を許可するあらゆる追加的な波長帯域と、に光を制限する照明フィルタシステムとすることができる。フィルタシステム３８を、発光波長帯域と、透過窓２２が通過を許可するあらゆる波長帯域と、がビューシステム３４によって読み取り可能にする観察フィルタシステムとしてもよい。
【００４３】
次に、図２〜図４を参照しながらフィルタシステム１６，３８の機能を説明する。図２〜図４は、電磁放射の波長λにわたって強度Ｉが示されている種々のグラフを示す。
【００４４】
図２には、光源６の照明スペクトル４２が示されている。さらに、バンドパスフィルタ２４の通過帯域４４が示されている。通過帯域４４は、少なくとも１つの蛍光体４の励起波長帯域４６に対応する。
【００４５】
スペクトル４２を有する光８によってバンドパスフィルタ２４を照明すると、結果的に、組織３を非常に狭帯域で照明することとなろう。しかしながら、バンドパスフィルタ２４が欠落しているか、または減衰されている透過窓２２を設けることによって、または好ましくは照明スペクトル４２を含む比較的広い通過帯域４４を有するバンドパスフィルタが配置されている透過窓２２を設けることによって、フィルタ領域の通過帯域４４に含まれない周波数においても光８が通過を許可される。したがって、フィルタシステム１６の下流の光路１２において結果的に生じる光８のスペクトル５０は、破線１５によって示されている。フィルタ領域の通過帯域４４に隣接する側波帯域５２における強度は、透過窓２２の透過特性に依存し、かつ／またはフィルタ領域２０に対する透過窓２２の相対的なサイズに依存する。
【００４６】
図３は、部分的に蛍光性である組織３を観察するための医療装置におけるフィルタシステム１６および３８の組み合わせの効果を示す。励起スペクトル４６は、好ましくは発光スペクトル５４とはオーバーラップしない。フィルタ領域２０の通過帯域４４は、少なくとも１つの蛍光体４の蛍光発光スペクトル５４を含むか、または好ましくは少なくとも１つの蛍光体４の蛍光発光スペクトル５４に対応する。
【００４７】
従来の医療装置１のフィルタシステム３８は、図３に示すように、蛍光発光から結果的に生じる周波数を除いたすべての周波数をフィルタリングする。これにより、組織３のうちの蛍光体４、ひいては蛍光発光が存在しない領域は、暗くて検査が困難な状態に残される。
【００４８】
図４に示すように、照明フィルタシステム１６および観察フィルタシステム３８の両方に透過窓２２を設けることによって、側波帯域５２は、照明フィルタシステム１６および観察フィルタシステム３８の両方を通過することが許可され、その結果として、照明スペクトル４２および励起波長帯域４６からなる側波帯域５２を含む観察スペクトル５８が生じる。
【００４９】
図５は、フィルタシステム１６，３８を光軸１４に沿って上から見たときの図を示す。フィルタシステム１６，３８を、フレーム構造６０に支持することができ、フレーム構造６０は、フィルタ平面１８においてアパーチャ６２を形成することができる。透過窓２２は、矩形の領域を形成することによって、少なくとも光軸１４を中心とした一軸の対称性を有することが見て取れる。
【００５０】
図６には、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図が示されている。この場合における透過窓２２は、バンドパスフィルタ２４を形成する少なくとも１つのフィルタ材料またはフィルタ層６４が存在しないことを特徴とする。したがって、入射光は、いかなるスペクトル減衰も生じることなく基板２６を通過することが可能となる。図６に示す状況に代えて、依然として透過窓２２にバンドパスフィルタ２４を設けてもよいが、このバンドパスフィルタ２４は、フィルタ領域２０よりも通過帯域４４においてより小さい減衰率を有する。代替的または累積的に、透過窓２２にグレーフィルタを設けてもよい。
【００５１】
図７に、フィルタシステム１６，３８に透過窓２２およびフィルタ領域２０の両方を設けることの効果が示されている。入射光８は、基本的にフィルタリングされずに、少なくともフィルタ領域における入射光よりも格段に少ない減衰率で、透過窓２２を通過する。このことは、透過窓２２を通って透過される光の比較的太字の矢印６５と、フィルタ領域２０を通過し、ひいては通過帯域４４に制限されている光源６からの光を表す比較的細字の矢印６６と、によって示されている。
【００５２】
図７に示すように直接的に透過窓２２を通って光８が透過すると、場合によってはグレアが発生することがある。これを回避するために、透過窓２２およびフィルタ領域２０を、図６および図７のように基板２６の第１の側６８に設けるだけでなく基板２６の第２の側７０にも設けることができ、この場合、第１の側６８が入射光８に面しており、第２の側７０は、入射光８に背を向けている。
【００５３】
フィルタ領域２０は、この場合には、必ずしもこの第１の側にあるものと同じバンドパスフィルタ２４でなくてもよいが、グレーフィルタまたは不透明マスクのような遮光フィルタとすることもでき、好ましくは透過窓２２と合同であり、かつ／または透過窓を完全に覆っている。したがって、フィルタ平面１８に対して垂直に入射する光は、直接的にフィルタシステム１６，３８を通って通過することができなくなる。
【００５４】
既に上述したように、透過窓２２およびフィルタ領域２０の実際の形状およびサイズは変更可能である。しかしながら、被観察ゾーン３６またはビューシステム３４における均質な光分布を得るためには、光軸１４を通る少なくとも１つの半径方向７１に関して対称な形状であることが好ましい。
【００５５】
蛍光発光波長帯域における高いコントラストを維持するためには、透過窓２２を通る光束を小さくすべきである。特に、透過窓２２を通る全光束６５は、透過窓を通る全光束６６の最大で１％である。別の実施形態では、透過窓２２の表面積を、アパーチャ６２の面積の１％以下とすることができる。非蛍光区域を観察することができるようにするためには、全光束６５を、フィルタ領域２０を通る全光束の０．１‰以上とすることができる。透過窓２２の面積をアパーチャ６２の面積の少なくとも０．１‰とすることが、さらに好ましいであろう。
【００５６】
図９では、透過窓は、十字形であることによって４つの対称軸線７２を有する。もちろん、円形のような他の形状を使用することもできる。
【００５７】
透過窓２２を、複数の別個の透過区域７４から形成することができ、これらの透過区域７４は、好ましくは同じく少なくとも光軸１４を中心とした一軸の対称性を示すような配列で配置されている。
【００５８】
図１０に例えば示すように、複数の正方形の透過区域７４の対称の配列が一緒になって透過窓２２を形成することができる。これらの離散的な透過区域７４は、フィルタ領域２０によって相互に分離されている。もちろん、図１０に示す配置を逆にすることもできる。したがって、フィルタ領域２０を複数の別個のフィルタ区域に分割することができ、これらのフィルタ区域の間に透過窓２２が配置される。そのような実施形態では、透過窓２２の面積をフィルタ領域２０と比較して小さくすることを依然として維持すべきである。
【００５９】
図１１には、透過窓２２とフィルタ領域２０とが、交互に配置された同心のリングであることが示されている。
【００６０】
以下の実施形態では、フィルタシステム１６，３８は、少なくとも１つの可動のフィルタ要素８０を含むことができ、この可動のフィルタ要素８０は、電気的、機械的、または磁気的な駆動装置、または手動で動作される駆動装置のようなアクチュエータ８２に作動的に接続されている。
【００６１】
可動の要素８０は、第１の位置８４から第２の位置８６へと光軸に対して相対的に移動されるように構成されている。第１の位置８４では、透過窓２２の光路の面積は、第１の位置にあるときの面積よりも小さい。第１の位置では、それどころか入射光に暴露されたときに透過窓２２が存在しなくてもよい。このようにして、可動のフィルタ要素を第１の位置８４から第２の位置８６へと移動させることにより、側波帯域５２の光８の強度を増加させることができる。
【００６２】
図１２および図１３に、可動のフィルタ要素８０を有する第１の実施形態が示されている。この実施形態では、可動のフィルタ要素８０は、可動のカバーマスク８８であり、この可動のカバーマスク８８を、医療装置１に並進可能に支持することができるか、または図１２および図１３に示すように回転可能に支持することができる。第１の位置８４では、透過窓２２の比較的大きい領域またはすべての領域がカバーマスク８８によって覆われている。図１３に示す第２の位置８６では、透過窓２２の比較的小さい部分がカバーマスク８８によって覆われている。カバーマスク８８を不透明フィルタとすることができるか、または少なくとも部分的に透過性とすることができ、また、カバーマスク８８は、帯域通過特性を有することができる。例えば、カバーマスク８８は、フィルタ領域２０と同じ帯域通過特性を有することができる。
【００６３】
カバーマスク８８を、アクチュエータ８２による作動のために、フィルタシステム１６，３８のアパーチャを越えた区域９０において保持することができる。
【００６４】
別の実施形態では、可動のフィルタ要素８０は、透過窓２２を形成または拡大するために光路１２から少なくとも部分的に移動されるフィルタ領域２０を含むことができる。これは、図１４および図１５と、図１６および図１７と、の２つの実施形態に示されている。
【００６５】
図１４および図１５の実施形態によれば、フィルタシステム１６，３８を、フィルタ領域２０の一部を含む少なくとも１つの固定の部分９２と、フィルタ領域２０の残りの部分を含む少なくとも１つの可動の要素８０と、に分割することができる。図１５に示すように、可動のフィルタ要素８０を固定のフィルタ要素９２から離れる方向に移動させることによって、第２の位置８６において透過窓２２が形成または拡大される。可動のフィルタ要素８０および固定のフィルタ要素９２のうちの少なくとも一方に、側波帯域５２の最小限の光８がフィルタシステム１６，３８を通過することを常に許可する透過窓を、既に設けておくことができる。代替的な実施形態では、透過窓２２を開放するために相互に離れる方向に移動するように構成された少なくとも２つの可動のフィルタ要素を設けることができる。
【００６６】
少なくとも１つの可動のフィルタ要素８０と少なくとも１つの固定のフィルタ要素９２との間での隙間のない閉鎖を可能にするために、２つのフィルタ要素８０，９２の間の結合部を覆う固定のカバー９４を設けることができる。
【００６７】
図１６および図１７の実施形態では、単一の可動のフィルタ要素８０が、フィルタシステム１６，３８のアパーチャ６２全体にわたって延在する。可動のフィルタ要素８０は、第１の位置８４において、フィルタ平面１８にわたって連続的なフィルタ領域２０を形成することができる。第２の位置８６では、可動の要素８０が、透過窓２２が開放されるように好ましくはフィルタ平面１８内で少なくとも部分的にアパーチャから移動されている。
【００６８】
図１８の実施形態では、フィルタ領域２０および／または透過窓２２の透過率が、光軸１４を中心として周方向９５に変化する。透過率は、特に０％と１００％との間で変化することができる。例えば、フィルタ領域２０の通過帯域における透過率をアパーチャ６２にわたって一定とすることができ、その一方で、透過窓２２の通過帯域における透過率を変化させることができる。変化は、周方向９５に連続的とすることができるか、または段階的とすることができ、例えば、好ましくは等しい寸法を有する複数の扇形を有し、それぞれの扇形が、隣り合う扇形とは異なる透過率を有する。
【００６９】
透過率を周方向に変化させる代わりにまたはこれに加えて、透過率を光軸１４から半径方向９６に外側に向かって変化させることもできる。
【００７０】
図１８の実施形態では、フィルタ領域２０および透過窓２２は、離散的な領域ではなく、フィルタ領域２０および透過窓２２の各フィルタリング特性をもたらすそれぞれの層が上下に重ね合わされるように相互にオーバーラップしている。
【００７１】
図１９〜図２１には、フィルタ領域２０または透過窓２２の透過率が、周方向９５および／または半径方向９６に展開された状態で示されている。暗い領域は、それぞれの通過帯域を通過する光が存在しない領域である。
【００７２】
図１９では、周方向９５および／または半径方向９６において、フィルタ領域２０の透過率を一定とすることができることが示されている。例えば、フィルタ領域は、蛍光体の１つまたは複数の発光波長帯域および／または励起波長帯域において透過性を有することができる
【００７３】
図２０によれば、変化する透過率は、変化する濃度によるディザリングによって生成される。ディザリングは、アパーチャの小さい区域にカバーマスク８８を被着させることによって実施される。透過窓２２の通過帯域では不透明であるが、バンドパスフィルタの通過帯域では半透明である層を、カバーマスク８８として被着させることによってこれを実現することができる。個々のカバーマスク８８の間には、通過帯域の光が通過する透過区域７４が位置している。個々のカバーマスク８８の濃度、すなわち個々のカバーマスク８８の間の透過区域７４によって覆われる面積のパーセンテージが、透過窓２２を通過する通過帯域の光の量を決定する。
【００７４】
図２１には、透過率が周方向９５および／または半径方向９６に連続的に変化するフィルタシステム１６，３８が示されている。例えば、透過窓の通過帯域の光を遮断するフィルタ層の厚さを変化させることによってこれを実現することができる。
【００７５】
周方向９５および／または半径方向９６の変化の種類は、用途に依存することができ、線形および／または非線形とすることができる。
【００７６】
図１８〜図２１を参照しながら説明したフィルタシステム１６，３８を、透過窓２２における透過率がアパーチャ６２にわたって一定であり、その一方で、バンドパスフィルタの透過率が周方向９５および／または半径方向９６に変化するように、変化させることができる。バンドパスフィルタにおける透過率と、透過窓における透過率と、の両方を、周方向９５および／または半径方向９６に変化させることも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  医療装置
２  対象物
３  組織
４  蛍光体
６  光源
８  光源からの光
１０  回折素子
１２  光路
１４  光軸
１６  照明フィルタシステム
１８  フィルタ平面
２０  フィルタ領域
２２  透過窓
２４  バンドパスフィルタ
２６  基板
２８  光学システム
３０  回折素子
３２  ビームスプリッタシステム
３４  ビューシステム
３６  被観察ゾーン
３８  観察フィルタシステム
４２  光源の照明スペクトル
４４  照明フィルタシステムのフィルタ領域の通過帯域
４６  蛍光励起波長帯域
４８  透過窓の通過帯域
５０  結果的に生じるスペクトル
５２  側波帯域
５４  蛍光発光スペクトル
５６  観察フィルタシステムのフィルタ領域の通過帯域
５８  観察スペクトル
６０  フレーム構造
６２  アパーチャ
６４  フィルタ層
６５  太字の矢印
６６  細字の矢印
６８  基板の第１の側
７０  基板の第２の側
７１  半径方向
７２  対称軸線
７４  透過区域
８０  可動のフィルタ要素
８２  アクチュエータ
８４  第１の位置
８６  第２の位置
８８  カバーマスク
９０  アパーチャの外側の区域
９２  フィルタシステムの固定の部分
９４  固定のカバー
９５  周方向
９６  半径方向
Ｉ  強度
λ  波長
【図１】
2019527077.tif 000003
【図２】
2019527077.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019527077.tif 000006
【図５】
2019527077.tif 000007
【図６】
2019527077.tif 000008
【図７】
2019527077.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019527077.tif 000011
【図１０】
2019527077.tif 000012
【図１１】
2019527077.tif 000013
【図１２】
2019527077.tif 000014
【図１３】
2019527077.tif 000015
【図１４】
2019527077.tif 000016
【図１５】
2019527077.tif 000017
【図１６】
2019527077.tif 000018
【図１７】
2019527077.tif 000019
【図１８】
2019527077.tif 000020
【図１９−２１】
2019527077.tif 000021
【国際調査報告】
2019527077.tif 000022
2019527077.tif 000023
2019527077.tif 000024